利用周期表中的定量關系解決元素問題示例

曹志虎

一、利用縱行序數確定族

例1.無機化學命名委員會在1989年做出決定:把長式周期表原先的主、副族號取消,由左向右按原順序編為18列,下列說法正確的是()

A.第一列元素最多

B.第十列中沒有非金屬元素

C.從上到下第一列元素單質熔點逐漸升高,而第十七列的熔點逐漸降低

D.第十八列元素的原子次最外層都有8個電子

解析:周期表的縱行序數與族的類別和序數的關系見下表

含元素數目最多的是含鑭系和錒系的第三列元素;第十列全為過渡金屬;第一列元素的單質,由H2到Na熔點升高,而由Na到Cs隨著金屬鍵的減弱熔點降低,第十七列是由雙原子分子構成的鹵素單質,從上到下隨著分子間作用力的增大熔點逐漸升高;第十八列中的He最外層電子數為2。 答案:B。

二、確定同周期主族元素原子序數之差

例2.設aA和bB分別是周期表中屬于同周期第m主族和第n主族(m

解析:當這兩種元素位于短周期(或長周期過渡元素同側)時,其間不存在過渡元素,原子序數之差=主族序數之差,即b-a=n-m;當這兩種元素位于長周期過渡元素兩側時,其間包含一定數目的過渡元素,原子序數之差=主族序數之差+該周期包含的過渡元素數目。其中,第4、5周期各包含10種過渡元素,則b-a=n-m+10;第6、7周期的ⅢB族一格內分別壓縮了57La~71Lu15種鑭系元素和89Ac~103Lr15種錒系元素,故這兩個周期各包含24種過渡元素,則b-a=n-m+24。答案:n-m、n-m+10、n-m+24。

三、確定未知元素的原子序數

例3.假如發現了第七周期的鹵素,試推測其原子序數。

解析:用Z上、Z下分別表示同主族上、下相鄰的兩種元素的原子序數,對應周期包含元素的數目分別為m(上周期)和m(下周期),對位于過渡元素左側的元素(ⅠA和ⅡA族),Z下=Z上+m(上周期);而對位于過渡元素右側的元素(ⅢA~ⅦA及零族),Z下=Z上

+m(下周期)。因此第七周期鹵素的原子序數應為:Z(At)+第七周期包含元素的數目=85+32=117。答案:117。

四、利用零族原子序數確定元素位置

例4.確定原子序數分別為56和81的主族元素在周期表中的位置

解析:第1~6周期0族元素的原子序數依次為2、10、18、36、54和86,與56最接近的是54(第5周期的Xe),且56比54大2,所以第56號元素位于周期表中第6周期ⅡA族。與81最接近的是86(第六周期的Rn),且81比86小5,故第81號元素位于周期表中第6周期ⅢA族。答案:第6周期ⅢA族;第6周期ⅢA族。

五、對周期表進行預測

例5.根據周期表中每個周期非金屬元素的種數(把稀有氣體元素看作非金屬元素),預測周期表中應該有___種非金屬元素,還有___種沒發現,沒發現的非金屬元素處于___周期___族。原子序數最大的金屬元素將出現在___周期___族。周期表在填滿___周期后將結束。

解析:第2、3、4、5、6周期分別包含6、5、4、3、2種非金屬(非金屬元素的數目=8-周期序數),隨著周期序數的遞增,非金屬元素的數目依次遞減1。則第7周期填滿后,應只含1種非金屬(位于0族)。非金屬元素共2+6+5+4+3+2+1+0=23種,其中已發現22種,未發現的只有1種。第1周期的H、He 都屬于非金屬元素,則最后一個周期(第8周期)都應屬于金屬元素,原子序數最大的金屬元素應出現在0 族。答案: 231第七0 八0 八

六、利用元素的近似相對原子質量計算其原子序數

例6.某元素氣態氫化物與最高正價氧化物化學式中氫原子數之比為2∶1,而相對分子質量之比為8∶15,則該元素的相對原子質量為()

A.28 B.14 C.19D.32

解析:可利用元素的相對原子質量的近似整數值 Ar(X)(不大于40)求得其原子序數:Z(X)=Ar(X)(偶數)/2或Z(X)=[Ar(X)(奇數)-1]/2(H、Cl、Ar除外)。相對原子質量為28、14、19、32的元素其原子序數分別為14、7、9、16,Si 、N 、S 的氣態氫化物和最高正價氧化物的化學式分別為 SiH4、SiO2 ,NH3 、N2O5 ,H2S 、SO3 ,符合“氣態氫化物與最高正價氧化物化學式中氫原子數之比為 2∶1”的只有Si。答案:A 。

七、利用化合價規律判定原子序數

例7.A、B是短周期元素,兩者形成化合物A2B3,設B的原子序數為b,則A 的原子序數不可能為 ()

A.b+8 B.b-3 C.b-11 D.b+5

解析:原子序數為奇數(或偶數)的元素,其主要化合價(負價、最高正價等)一般都是奇數(或偶數)。由A2B3 可知的原子序數必為奇數,原子序數(b)必為偶數,b加上(或減去)一個奇數才能得奇數,故b+8不可能答案:A 。

八、判斷元素類別及位置

例8.下列說法中正確的是( )

A.原子最外層電子數為1的元素一定是堿金屬元素

B.原子最外層電子數為1的元素一定是堿土金屬元素

C.原子最外層電子數超過1的一定是非金屬元素

D.非金屬元素一定處在于主族和0族中

解析:原子最外層電子數為1的元素處在ⅠA 族或過渡元素區域,其中只有H屬于非金屬,其余均為金屬;原子最外層電子數為2的元素處在ⅡA族、0族和過渡元素三個區域,除He外都是金屬元素;原子最外層電子數為3～7的元素分別在ⅢA~ⅦA等五個主族,除ⅦA族全為非金屬外,其余四個主族中既有非金屬又有金屬;原子最外層電子數為8的元素均位于0族,都是非金屬元素。答案:D 。

作者單位:甘肅省臨洮縣第二中學化學教研組